Aplikácie polyuretánov

Náklady na vykurovanie a chladenie predstavujú približne 56 percent energie využívanej v priemernom americkom domácnosti, podľa Úradu pre energetiku USA. Zvláštnosťou tejto chémie je, že umožňuje prispôsobiť polyuretány riešeniu náročných problémov, vytvárať ich do nezvyčajných tvarov a zlepšovať priemyselné a spotrebiteľské výrobky.

Polyuretámy vznikajú reakciou polyolu (alkoholu s viac ako dvoma reaktívnymi hydroxylovými skupinami na molekulu) s diizokyanátom alebo polymérnym izokyanátom za prítomnosti vhodných katalyzátorov a aditív. Keďže na výrobu polyuretánov možno použiť rôzne diizokyanáty a širokú škálu polyolov, môže sa tak vyrábať široká škála materiálov, ktoré budú spĺňať požiadavky konkrétnych aplikácií.

Typy polyuretánov:

✦ Elastická polyuretánová pena
Pružná polyuretánová pena sa používa ako výplň v rôznych spotrebiteľských a komerčných výrobkoch, vrátane postelí, nábytku, interiérov automobilov, podlahových krytín a obalov. Pružnú penku je možné vyrobiť takmer vo všetkých tvaroch a stupňoch tuhosti. Je ľahká, odolná, podporná a pohodlná. Pružná polyuretánová pena predstavuje približne 30 percent celého severoamerického trhu s polyuretánmi a najmä sa používa na výrobu postelí, nábytku a v automobilovom priemysle.

✦ Tvrdá polyuretanová pěna
Tuhé polyuretánové a polyizokyanurátové (polyiso) peny vytvárajú jednu z najpopulárnejších, energeticky účinných a všestranných izolácií na svete. Tieto peny môžu výrazne znížiť náklady na energie, pričom urobia komerčné a rezidenčné nehnuteľnosti efektívnejšími a pohodovejšími. Podľa Úradu pre energetiku USA (U.S. Department of Energy) vykazujú vykurovanie a chladenie približne 56 percent energetickej náročnosti typického amerického domácnosti, čím predstavujú najväčšiu energetickú náklad pre väčšinu domácností. Aby dosiahli rovnomernú teplotu a znížili hladinu hluku v domoch a komerčných nehnuteľnostiach, stavebníci využívajú tuhé polyuretánové a polyizokyanurátové peny. Tieto peny sú účinnými izolačnými materiálmi, ktoré možno použiť na izoláciu striech a stien, okien s izoláciou, dverí a tesniacich látok pre vzduchotesné bariéry.

✦ Nátery, lepidlá, tesniace látky a elastoméry (CASE)
Použitie polyuretánov na trhu s povrchovými úpravami, lepidlami, tesneniami a elastomérmi (CASE) ponúka široké a rastúce spektrum aplikácií a výhod. Polyuretánové povrchové úpravy môžu zlepšiť vzhľad produktu a predĺžiť jeho životnosť. Polyuretánové lepidlá ponúkajú výhody pevného spojenia, zatiaľ čo polyuretánové tesnenia zabezpečujú tesnejšie uzatvorenie. Polyuretánové elastoméry je možné formovať do takmer akéhokoľvek tvaru, sú ľahšie ako kov, ponúkajú vynikajúcu odolnosť proti nadmernému napätju a môžu byť odolné voči mnohým vonkajším vplyvom.

✦ Termoplastický polyuretán (TPU)
Termoplastický polyuretán (TPU) ponúka množstvo kombinácií fyzikálnych vlastností a využití pri spracovaní. Je vysokej pružnosti, flexibilný a odolný proti opotrebeniu, nárazom a poveternostným podmienkam. TPU je možné farebné alebo vyrábať rôznymi spôsobmi a jeho použitie môže zvýšiť celkovú odolnosť produktu. TPU je elastomer, ktorý je plne termoplastický. Rovnako ako všetky termoplastické elastoméry, TPU je pružný a spracovateľný v tavenine. Okrem toho sa dá spracovať na extrudéroch, injekčných, fúkaných a lisovaných výrobkoch. Môže byť tvorený vo vákuu alebo potahovaný roztokom a je vhodný pre širokú škálu výrobných metód. TPU dokáže poskytnúť veľký počet kombinácií fyzikálnych vlastností, čo ho činí mimoriadne pružným materiálom prispôsobiteľným desiatkam použití, ako napríklad v stavebníctve, automobilizme a výrobe topánok.

✦ Reakčné vstrekovanie (RIM)
Nárazníky áut, kryty elektrických zariadení a počítačové a telekomunikačné skrine sú niektorými z dielcov vyrábaných z polyuretánov pomocou technológie vstrekovania reakčných zložiek (RIM). Vďaka pridanej dizajnovej flexibilite, proces RIM s polyuretánmi vytvára dielce, ktoré sa zvyčajne nedajú vyrábať možný pomocou bežných vstrekovacích procesov, ako napríklad dielce s hrubými alebo tenkými stenami, zapuzdrené vnútorné časti alebo schránky s priebežným vypenením. Okrem vysokých pevnostných vlastností a nízkej hmotnosti môžu dielce RIM s polyuretánmi vykazovať odolnosť voči teplu, tepelnej izolácii, rozmernému stálu a vysokú úroveň dynamických vlastností. Automobilový priemysel, stavebníctvo, domáce spotrebiče, nábytok a rekreačné a športové potreby sú medzi trhmi a aplikáciami využívajúcimi technológiu RIM.

✦ Binders
Polyuretánové viazadlá sa používajú na spojovanie rôznych typov častíc a vlákien medzi sebou. Ich hlavné oblasti využitia zahŕňajú výrobu drevených dosiek, povrchov podláh zo syntetického kaučuku alebo elastomerov a pieskové formy pre odlievací priemysel. Najväčším objemom využitia polyuretánových viazadiel je výroba orientovaných dosiek (OSB). Tieto drevené dosky sa používajú pri konštrukčných obkladoch a podlahách, výrobe mobilných domov, nosníkoch a tránoch a v priemyselnej výrobe panelov. Pri výrobe recyklovanej podlahovej krytiny sa polyuretánové viazadlá používajú na spojenie kúskov odpadového peny, ktoré sú často tvorené z flexibilného polyuretánového peny.

✦ Vodné disperzie polyuretánov (PUDs)
Vodné disperzie polyuretánov (PUD) sú povlaky a lepidlá, ktoré ako hlavné rozpúšťadlo využívajú vodu. Vzhľadom na zvyšujúce sa federálne regulácie množstva летúcich organických látok (VOC) a nebezpečných znečisťujúcich látok ovzdušia (HAP), ktoré môžu byť uvoľnené do atmosféry, sa PUD používajú čoraz viac v priemyselných a komerčných aplikáciách.

Aplikácie pre polyuretán:

✦ Oděv
Keď vedci zistili, že polyuretány je možné spracovať na jemné vlákna, kombinovali sa s nylonom za účelom výroby ľahších a pružnejších odevov. V priebehu rokov boli polyuretány zdokonalené a vyvinuté na špeciálne vlákna typu spandex, polyuretánové povlaky a termoplastické elastoméry. Vďaka súčasným pokrokom vo výrobe polyuretánov môžu výrobcovia vyrábať širokú škálu odevov z umelých koží a podobných materiálov používaných pre oblečenie, športové obleky a rôzne doplnky.

✦ Elektrospotrebiče
Polyuretány predstavujú dôležitú zložku v domácich spotrebičoch, ktoré používajú spotrebitelia každodenne. Najbežnejším použitím polyuretánov v domácich spotrebičoch sú tuhé penové izolácie pre tepelné izolačné systémy chladničiek a mrazničiek. Tuhý polyuretánový pen je nevyhnutným a nákladovo efektívnym materiálom, ktorý sa dá použiť na dosiahnutie požadovaných energetických hodnotení v spotrebiteľských chladničkách a mrazničkách. Dobré tepelno-izolačné vlastnosti tuhých polyuretánových pén sú výsledkom kombinácie jemnej štruktúry pene, uzavretých buniek a plynov v bunkách, ktoré brzdia prenos tepla.

✦ Automobilový priemysel
Polyuretány sa používajú vo všetkých častiach automobilov. Okrem peny, ktorá zabezpečuje pohodlie sedacek v aute, polyuretámy sa používajú aj v nárazníkoch, interiérových častiach stropu (tzv. „headline“), karosérii auta, spojléroch, dverách a oknách. Polyuretán umožňuje výrobcom poskytnúť vodičom a cestujúcim výrazne vyšší „výkon“ automobilu prostredníctvom zníženia hmotnosti a zvýšenia palivovej úspornosti, pohodlia, odolnosti proti korózii, izolácie a pohlcovania zvuku.

✦ Stavba a budovanie
Súčasné domácnosti vyžadujú materiály s vysokým výkonom, ktoré sú silné, ale zároveň ľahké; dobre fungujúce, no zároveň ľahko inštalovateľné; a trvanlivé, no zároveň všestranné. Polyuretán pomáha udržať prírodné zdroje a chrániť životné prostredie znížením spotreby energie. Vďaka svojmu vynikajúcemu pomeru pevnosť/hmotnosť, izolačným vlastnostiam, odolnosti a všestrannosti sa polyuretán často používa v stavebných aplikáciách. Nízka cena týchto všestranných materiálov aj komfort, ktorý poskytujú majiteľom domov, spôsobili, že súčasti z polyuretánu sú súčasťou domácností po celom svete. Polyuretán sa v domácnostiach používa všade. V podlahách slúži ako pružná penová podložka pre koberce. Na streche môžu odrážavé plastové povrchy na báze polyuretánovej peny odrážať slnečné lúče a teplo, čo pomáha udržať chladnejší interiér a znižuje spotrebu energie. Stavebné materiály z polyuretánu pridávajú flexibilitu pri návrhu nových domov aj pri rekonštrukciách. Panelové konštrukcie s penovým jadrom ponúkajú širokú paletu farieb a profilov pre steny a strechy, zatiaľ čo vstupné a garážové dvere s penovým jadrom sú dostupné v rôznych povrchoch a štýloch.

✦ Kompozitné drevo
Polyuretámy zohrávajú hlavnú úlohu pri výrobe moderných materiálov, ako je kompozitné drevo. Pri výrobe kompozitných drevených výrobkov sa na trvalé lepenie organických materiálov do orientovaných dosiek (OSB), stredne hustých vláknitých dosiek (MDF), dosiek z dlhých lameníc, lepeného lamelového dreva a dokonca slamných dosiek a hrudkových dosiek používajú viažuce prostriedky na báze polyuretánov.

✦ Elektronika
Nefóliové polyuretámy sú často označované ako „izolačné zlúčeniny“. V elektrickom a elektronickom priemysle sa často používajú na zalievanie, utesnenie a izoláciu krehkých, tlakových a mikroelektronických komponentov, podmorských káblov a plošných spojov. Izolačné zlúčeniny na báze polyuretánov sú špeciálne formulované vývojármi tak, aby spĺňali rôzne fyzikálne, tepelné a elektrické vlastnosti. Môžu chrániť elektroniku tým, že poskytujú vynikajúce dielektrické a lepiace vlastnosti, ako aj mimoriadnu odolnosť voči rozpúšťadlám, vode a extrémnym teplotám.

✦ Podlahové podlahy
Či už ako penová podlaha alebo ako povrchová úprava, polyuretány môžu urobiť podlahy, po ktorých chodíme každý deň, odolnejšími, ľahšie udržateľnými a estetickejšími. Použitie flexibilného polyuretánového peny ako podkladu pre koberce v bytových alebo komerčných priestoroch môže výrazne predĺžiť životnosť koberca, chrániť jeho vzhľad, poskytnúť dodatočný komfort a podporu a môže znížiť okolité hluky. Polyuretány sa používajú aj na povrchovú úpravu podláh, od dreva a parkiet až po cement. Toto ochranné povrchové spracovanie je odolné proti opotrebeniu a rozpúšťadlám a je ľahko čistiteľné a údržbovo nenáročné. Vďaka povrchovému spracovaniu polyuretánom nová drevená, parketová alebo betónová podlaha vydrží dlhšie a lepšie, zatiaľ čo staršia podlaha môže byť obnovená tak, aby vyzerala ako nová.

✦ Nábytok
Polyuretán, väčšinou vo forme flexibilnej peny, je jedným z najpopulárnejších materiálov používaných pri výrobe nábytku, postieľneho a podlahových krytín. Ako tlmiaci materiál pre potiahnutý nábytok zabezpečuje flexibilná polyuretánová pena väčšiu trvanlivosť, pohodlie a podporu nábytku.

✦ Morský
Milióny Američanov si každý rok užívajú plavbu lodami. Jednou z príčin, prečo sa plavba loďami teší trvalému záujmu, sú vylepšenia v technológiách plavby, kde výrazne prispievajú aj polyuretánové materiály. Polyuretánové epoxidové živice zabezpečujú tesnenie trupov lodí proti vode, počasiu, korózii a vonkajším vplyvom, ktoré zvyšujú odpor, ovplyvňujú hydrodynamiku a znižujú odolnosť. Dnešní plavčiaci si môžu dovoliť pohodlie domácnosti priamo na vode, čo je čiastočne zásluhou flexibilného polyuretánového peny. Okrem toho tuhé polyuretánové peny izolujú lode pred hlukom a extrémnymi teplotami, poskytujú odolnosť proti opotrebeniu a roztrhnutiu a zvyšujú nosnosť konštrukcie so zanedbateľným nárastom hmotnosti. Termoplastický polyuretán je tiež vynikajúci na použitie v námornej doprave. Je pružný, odolný a ľahko spracovateľný materiál, vhodný na povlaky vodičov a káblov, motorové hadice, pásy, hydraulické potrubia a tesnenia alebo dokonca lisy pre lodné modely.

✦ Medicínske
Polyuretámy sa bežne používajú v mnohých lekárskych aplikáciách, vrátane katetrov a bežných hadíc, nemocničných postelí, operačných plachiet, obväzov na rany a rôznych liateho-odliatkových zariadeniach. Ich najbežnejším použitím je v krátkodobých implantátoch. Použitie polyuretánov v medicínskych aplikáciách môže byť nákladovo efektívnejšie a poskytovať väčšiu trvanlivosť a odolnosť.

✦ Obalovanie
Polyuretánová obalová pena (PPF) môže ponúknuť nákladovo efektívnejšie, tvarovo prispôsobivé výplňové materiály, ktoré jedinečne a bezpečne chránia položky, ktoré musia počas prepravy zostať na mieste. PPF sa široko používa na bezpečnú ochranu a prepravu mnohých predmetov, ako sú elektronické a diagnostické zdravotnícke zariadenia, krehké sklo alebo veľké priemyselné súčiastky. Ako všestranné riešenie na mieste sa PPF môže stať časovo úspornejším a nákladovo efektívnejším riešením vďaka poskytovaniu kontajnerov presne prispôsobených každej zásielke.